Objectifs : ACTIVITE 1 : Décomposition de la lumière blanche

Document élève 1/5
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Prénom :
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Date :
Physique – Chimie
Thème : L’Univers
SPECTRES D’ÉMISSION ET D’ABSORPTION
Objectifs :



Utiliser un système dispersif pour visualiser des spectres d’émission et étudier l’influence de
la température de la source.
Observer des spectres de raies
Observer ou réaliser des spectres d’absorption
ACTIVITE 1 : Décomposition de la lumière blanche
A. Décomposition par un prisme
1. Réaliser le montage ci-contre à l’aide
de la lanterne du coffret d’optique
alimentée en 12 volts, du prisme
équilatéral et de l’écran
2. Colorier, sur le schéma du montage,
le rectangle correspondant au spectre
en respectant l’ordre des couleurs.
3. Quelle est la lumière colorée la plus
déviée ? ______________________
4. Quelle est la lumière colorée la
moins déviée ? _________________
5. Remplacer la lanterne du coffret par le laser rouge. Qu’observez-vous ?
__________________________________________________________________________________
Compléter la conclusion ci-dessous avec les mots suivants :
dispersif, violet (2 fois), rouge (2 fois), bande, décomposer, spectre, blanche, polychromatique, continue,
laser, monochromatique, raie colorée, longueur d’onde, base
-
Un prisme permet de ______________ la lumière _________ émise par une lampe à
incandescence et d'en obtenir le _________ : le prisme constitue un système _________.
Le spectre de la lumière blanche est constitué d'une _________ colorée_________ s’étendant
du _________ au _________ : la lumière blanche est une lumière ___________________.
Un prisme dévie la lumière vers sa ________. Il dévie davantage le _________ que le
________.
Le spectre de la lumière du _________ est constitué d’une unique _________ sur un fond
noir : la lumière émise par le laser est ___________________. La raie colorée émise est
caractérisée par un nombre : ____________________ qui s’exprime en nanomètre (nm)
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Spectres d’émission et d’absorption (page 1)
Document élève 2/5
B. Décomposition par un réseau
Après avoir observé le spectre réalisé sur
l’écran pour toute la classe, dessiner dans
le rectangle de droite du schéma ci-contre
le spectre de la lumière blanche obtenu
par action du réseau.
Compléter la conclusion suivante avec les
mots ci-après :
réseau, lumière blanche, rouge, violet,
spectre
Un _________ permet d’obtenir le
_________ de la ___________________.
Par rapport à la fente centrale, la couleur
la plus déviée est le ________ et la moins
déviée le __________, contrairement au
prisme.
ACTIVITE 2 : spectre d’émission d’un corps chauffé
1. La lampe à incandescence de la lanterne du coffret d’optique est alimentée normalement en 12 V
alternatif. La température du filament en tungstène est très élevée, la lumière obtenue est blanche.
2. Mettre en place la fente fine, puis le réseau sur la lanterne du coffret d’optique.
3. Observer sur l’écran, le spectre formé par le réseau.
4. Alimenter la lampe en 6 V alternatif. Le filament est alors moins chaud que précédemment.
Observer l’aspect du spectre.
5. Dessiner l'allure du spectre dans chaque cas sur les schémas proposés ci-dessous :
-
Quand le filament est très chaud :
-
Quand le filament est moins chaud :
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Spectres d’émission et d’absorption (page 2)
Document élève 3/5
Compléter la conclusion ci-dessous avec les mots suivants :
bleu-violet, température, chaud, continu, élevée, couleur, blanche, rouge au violet, rouge au jaune,
rouge-orangé
Un corps dense (solide - gaz sous forte pression) et ________ émet de la lumière. Le spectre
d'émission du corps chaud est _________ et d'autant plus riche en couleurs ______________ que sa
température est ____________.
La ________ de la lumière émise par le corps chauffé peut donc nous renseigner sur sa __________
Lorsque la lumière émise est _________, le spectre présente toutes les couleurs du ____________.
Lorsque la lumière émise est _____________, le spectre présente les couleurs allant du
_______________
Application : La couleur des étoiles
À l’aide de la conclusion précédente, complétez le texte ci-dessous :
Bételgeuse, qui est une étoile rouge, est plus ____________ que Rigel qui est une étoile bleue.
L’analyse du spectre permet d’accéder à ______________ de l’étoile.
ACTIVITE 3 : les spectres de raies d’émission
1.
2.
Observer, à l’aide d’un spectroscope, les lumières émises par les lampes à vapeur de sodium et de
mercure
Attribuer à chaque élément les spectres d’émisssion représentés ci-dessous. Précisez la couleur de
chacune des lumières observées à l’œil nu.
Indiquez si la lumière émise par les lampes est monochromatique ou polychromatique
 Spectre A
 Spectre B
_________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
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Spectres d’émission et d’absorption (page 3)
Document élève 4/5
3.
Sur l’axe ci-dessous, placer la raie spectrale émise par le sodium sachant que sa longueur d’onde vaut
λ = 589 nm (en réalité le sodium émet deux raies spectrales très proches mais le spectroscope utilisé ne
permet pas de les séparer)
________________________________________________________________________________________
nm
400
425
450
475
500
525
550
575
600
625
650
675
700
725
750
775
800
4. Sur l’axe ci-dessous, placer les raies spectrales émises par le mercure sachant que leurs longueurs
d’onde valent : λ1= 436 nm ; λ2 = 546 nm ; λ3 = 576 nm ; λ4 = 623 nm ; λ5 = 690 nm
________________________________________________________________________________________
nm
400
425
450
475
500
525
550
575
600
625
650
675
700
725
750
775
800
ACTIVITE 4 : les spectres d’absorption
1. À l’aide du matériel déjà utilisé à
l’activité 1, réaliser le montage cicontre en intercalant une cuve
parallélépipédique contenant une
soution soit de permangante de
potassium, soit et de sulfate de
cuivre (II) entre le prisme et
l’écran.
2. Observer le spectre obtenu et à attribuer à chaque solution son spectre d’absorption dans les deux cidessous.
 Spectre C
 Spectre D
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
3. Pourquoi appelle-t-on ces spectres des spectres d’absorption ?
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
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Spectres d’émission et d’absorption (page 4)
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4. À partir du spectre de la solution utilisée, justifier sa couleur.
___________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________
5. On donne ci-dessous les spectres d’absorption des éléments sodium et mercure. En justifiant votre
choix, attribuer le bon spectre au bon élément.
 Spectre E
 Spectre F
___________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________
6.
Application
On donne ci-contre deux spectres mettant en
œuvre la vapeur d’hydrogène
a. Comment distinguer un spectre de raies
d’émission d’un spectre de raies
d’absorption ?
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
______________________________________
b. Comment un spectre caractérise-t-il un élément chimique?
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________
7. Conclusion
Compléter la phrase ci-dessous :
Un élément chimique _________ les radiations lumineuses qu’il est par ailleurs capable ___________.
Ces radiations sont ____________________ de cet élément.
Remarque : une application de cela est la connaissance de la chromosphère des étoiles qui sera
étudiée dans le TP suivant.
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Spectres d’émission et d’absorption (page 5)